Nanosensores simples, económicos, rápidos y exactos detallan enfermedades infecciosas como el SARS CoV-2

Puede ser desarrollada y producida a un costo muy bajo, implementarse en semanas o días después de un brote y estar disponible a un costo de alrededor de un centavo por prueba.

En los últimos años, han surgido enfermedades infecciosas mortales, como el ébola y la COVID-19, que han causado una devastación humana generalizada. Aunque los investigadores han desarrollado una variedad de métodos sofisticados para detectar tales infecciones, los diagnósticos existentes enfrentan muchas limitaciones. La nueva técnica, conocida como Nano2RED, es un giro inteligente en las pruebas convencionales de alta exactitud que se basan en protocolos de análisis complejos y sistemas de lectura costosos. Los nanosensores en solución (“Nano2” en el nombre) sirven para detectar antígenos de enfermedades en una muestra mediante una simple mezcla. El proceso innovador de Lectura Rápida y Electrónica (“RED”, por sus siglas en inglés) desarrollado por los investigadores ofrece resultados de análisis, que son detectables como un cambio de color en la solución de muestra y registra los datos a través de elementos semiconductores económicos como LED y fotodetectores.

En comparación con las pruebas de laboratorio de alta exactitud ampliamente utilizadas, como ELISA, Nano2RED es mucho más fácil de usar. No requiere incubación de la superficie o lavado, marcaje con colorante o amplificación y, aun así, proporciona una sensibilidad 10 veces mejor que los métodos ELISA. Además, el uso de dispositivos semiconductores admite un sistema de lectura digital altamente portátil, que se puede desarrollar y producir a un costo tan bajo como unos pocos dólares, lo que lo hace ideal no solo para uso en el laboratorio sino también para clínicas, uso doméstico y control remoto o lugares con escasez de recursos. Este enfoque se basa en diseños modulares y se podría usar potencialmente para el análisis de cualquier patógeno.

Como prueba de concepto, los investigadores realizaron un estudio para aplicar su método innovador para detectar dos enfermedades prominentes, el virus del Ébola (EBOV) y el SARS CoV-2. La nueva tecnología puede identificar la glicoproteína secretada (sGP), una huella dactilar indicadora de la enfermedad del virus del Ébola y el dominio de unión al receptor de la proteína Spike del SARS-CoV-2 (RBD). Al igual que la prueba ELISA, Nano2RED también se basa en la afinidad de unión para un diagnóstico positivo, pero en su lugar utiliza nanopartículas de oro flotantes para la lectura. A diferencia de ELISA, Nano2RED puede ser desarrollada desde cero en aproximadamente 10 días y, en teoría, es aplicable a cualquier patógeno, lo que proporciona una vigilancia temprana de vital importancia en el caso de un brote de enfermedad. Puede entregar los resultados de la prueba en 15 a 20 minutos y se puede administrar a un costo estimado de un centavo por prueba. En el estudio actual, se demostró que la nueva prueba detecta la sGP del Ébola en suero con una sensibilidad aproximadamente 10 veces mejor que la prueba ELISA.

“Esta tecnología no funciona porque sea compleja, sino porque es simple”, dijo Chao Wang, investigador del Instituto de Biodiseño y la Facultad de Ingeniería Eléctrica, Informática y Energética de la Universidad Estatal de Arizona. “Otra característica única es la naturaleza multidisciplinaria de la biodetección. Una comprensión fundamental de la bioquímica, la fluídica y la optoelectrónica nos ayudó a idear algo así de ‘simple’”.

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Universidad Estatal de Arizona
Universidad de Washington Seattle